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摘要：气体灭火系统是扑灭可燃性气体、可燃液体和电气火灾等火灾最干净、最有效的灭火手段，因而被越来越多地运用到高层建筑的计算机房、通信机房、档案库、珍藏库、柴油发电机房、高低压配电室等重要场所内。设置灭火系统虽然避免了因灭火过程带来的水渍损失，但也带来了防护区围护结构、钢瓶间设置、人员安全性、设备投资及维护要求等方面的新问题。本文对目前灭火系统设计中普遍存在的一些共性问题进行客观分析，对比目前我国常见气体灭火系统的特点，针对高层建筑内不同保护对象和不同保护区域的情况提出建议。
关键词：高层建筑；气体灭火系统；灭火设计
1、引言
随着我国经济建设地不断发展和科学技术的进步，气体灭火系统作为近几年迅速发展并逐步普及的一种灭火方式，在消防技术领域的各类灭火系统中逐步占有重要的地位，尤其是在高层建筑当中也起着越来越重要的作用。
2、气体灭火系统的概念及分类
气体灭火系统主要用在不适于设置水系灭火系统等其他灭火系统的环境中，比如计算机机房、重要的图书馆档案馆、通信机房、UPS室、电池室等，平时灭火剂以气体、液化气体或气体贮存于压力容器内，而灭火时则是以气体(包括蒸汽、雾气等)状态喷射作为灭火介质的灭火系统。其分类有以下几种方式：
3、气体灭火系统的研制及应用情况
《高层民用建筑设计防火规范》对高层建筑内部需要设置固定式气体灭火系统的场所作了详细的规定，诸如电子计算机房中的主机房和基本工作问的己记录磁、纸介质库、分米波机房、米波机房、广播电视发射塔楼内的微波机房等场所的火灾类型主要属于A类火灾和电气火灾，不能用水系灭火系统，而应该采用气体灭火系统灭火。笔者通过对大量工程实践的客观分析与比较，得到一个初步结论：如果高层建筑内部的气体灭火系统设计不合理，会直接影响灭火效果，甚至会造成初期火灾扑救失败，从而引发工程建筑的灾难性事故；另一方面，气体灭火系统的设计选型如果不当，将直接对防护区内人员的安全构成威胁，产生另外一种安全事故。现在我们从三个方面探讨目前气体灭火系统应用中存在的问题：
3.1 防护区的设置
气体灭火系统不仅对灭火系统的可靠性有严格要求，并且对防护区和保护对象都有相对应的要求，相比较而言，气体灭火系统的灭火可靠性要比水系灭火系统差。在防护区的完整性遭受破坏或者是保护对象发生改变的时候，即使是初期的火灾也不能保证能够灭火。对此，《二氧化碳灭火系统设计规范》中对防护区的围护结构、门、窗、吊顶的耐火极限以及允许压强都作了明确的规定。一般情况下，在设计高层建筑的内部气体灭火系统时，是按理想状态的防护区的设计浓度和浸渍时间来进行灭火系统设计的，但是在工程实践当中，由于防护区内各房间具有不同的使用功能，按功能对房间内部进行分隔，不可能将以整体来划分整个防护区。这样做会导致没有办法形成一个相对封闭的理想状态的防护空间，从而对灭火效果产生影响。另外对于程控交换机房、计算机房等停留时间较长、人员相对较多的场所，采用轻质建材、玻璃等材料进行房间分隔来满足采光通风等内部功能的需要。火灾发生时，防护区的玻璃隔断或窗玻璃在早期火灾时受热破裂、防护区的门窗因耐压不够而遭破坏或是防护区内放置了未曾在设计时考虑到的物品并且此物品被引燃，这些可能的情况发生所造成的结果就是火势失控而向防护区外蔓延引发大面积火灾。
3.2 系统设备的选型
目前不同的气体灭火系统具有不同的特性，工程技术人员在对系统设备选型的时候应该对产品的性能进行深入的分析，综合考虑到防护区规模、安全性、人员、灭火效果、投资经济性等多方面的因素，以达到最佳的设计效果。比如从人员的安全性上来看，对博物馆中的珍品库房，图书馆档案库、珍藏库等场所，大多情况下没有人员停留或者只有1～2名管理人员，他们对本防护区的疏散通道、灭火设备、安全出口的位置非常熟悉，能够在火灾发生的情况下迅速逃生，故宜在此情况下应该设置二氧化碳灭火系统；而对于程控机房、计算机房等人员较多、人员停留时间较长的场所，选用IG～541混合气体灭火系统会比较安全有效；当防护区跨越建筑内多个楼层时，应当选择高压二氧化碳灭火系统，原因是高压二氧化碳灭火系统具有较高的储存压力，可以使得灭火剂有较大的输送距离，灭火系统的保护范围大大提高。在很多的实际工程当中，进行设计选型时还受到较多的因素制约，例如使用方会首先考虑到产品的投资、管理维护成本的问题，而设计人员可能更多地选择曾经使用过的或者技术相对成熟的产品等。
3.3 国家的相关技术法规体系不够完善
我国相继研制生产了IG～541惰性混合气体、七氟丙烷、SDE、EBM气溶胶灭火系统来代替卤代烷灭火系统，并被越来越多的工程所采用。1993年颁布实施的《二氧化碳灭火系统设计规范》为设计二氧化碳灭火系统提供了技术标准，同时也为消防监督部门监督审查二氧化碳灭火系统工程的设计提供了依据。但是由于使用时间不长，上述多种新型的替代卤代烷气体灭火系统到现在还没有国家强制性的技术标准体系，有的只是企业标准或者是地方标准，不能作为指导工程设计、消防监督的依据，在设计施工及消防监督上缺乏权威、有说服力的规范和法规依据。
4、部分气体灭火系统的特性分析
4.1 二氧化碳灭火系统
二氧化碳灭火系统的灭火主要通过窒息作用来完成，即通过喷入大量的二氧化碳来稀释和降低防护区空间内的氧气和可燃气体的浓度来抑制和扑灭火灾，同时还能起到隔热和降温的作用。二氧化碳灭火系统具有灭火效率高、灭火速度快，灭火剂来源广泛、成本低，价格低廉、喷洒后对保护物无损害无腐蚀、无污染、电绝缘性高的特点。二氧化碳灭火系统不仅能扑灭相对封闭空间内的A类表面火灾，甚至还可以在适当增加灭火浓度或者浸渍时间的情况下扑灭A类深位火灾。二氧化碳灭火系统由于二氧化碳对人体有窒息作用，故只能用于无人场所，不能在经常有人居住或者工作的地方安装使用。二氧化碳灭火系统设备多，占地面积比较大。目前国内市场上可对二氧化碳灭火系统分为低压和高压两种，主要特点如下： 4.1.1 低压二氧化碳灭火系统
此灭火系统通过制冷系统来降低灭火剂的储存压力，同时也降低了管网的设计压力，较大程度的节约了灭火剂的储存空间，增加了对空间的利用率。对单一的大型保护区来说，节约了一定的设备投资，主要可用于无人仓库或者工业厂房等大型场所。另一方面，降低了储存压力也就意味着降低了系统的允许输送距离，灭火系统的数量在防护区数量多且防护区之间落差大的工程会有所增加；低温储存还提高了灭火系统日常的维护成本，同时还要采取适当的措施来防止部件发生低温冷脆。
4.1.2 高压二氧化碳灭火系统
与低温二氧化碳灭火系统相比，高压二氧化碳灭火系统是以常温的方式储存二氧化碳灭火剂，灭火系统日常的维护成本较低，灭火剂的输送距离较远，灭火系统的保护范围较大，但是其高压钢瓶储存的灭火剂空间利用率较低，占地面积较大且高压管网将会增大系统成本和施工难度。
4.2 七氟丙烷灭火系统
对火产生物理变化及化学反应是七氟丙烷灭火系统的灭火机理，使用洁净的气体作为灭火剂，灭火剂的喷放不会对人体造成伤害，具有较高的灭火效率。另外灭火剂存放的安全性较好，而且单一系统重量轻、相对占地面积小。缺点是灭火剂成本比较高，灭火剂存在的温室效应较大，适合用于500m2以内、2000m2以下的保护区。
4.3 IG～541混合气体灭火系统
该灭火系统的灭火剂采用惰性混合气体，灭火剂喷放过程不会对人体造成伤害，具有较好的安全性能，它是目前可选择产品中保护半径最大的气体灭火系统，原因在于其高压储存及气态输送，可以将防护区数量多的工程组合成较为简单的系统，降低日常维护成本；缺点是储存的危险性较大，钢瓶数量比较多，占地面积过大，高压管网会造成系统成本和施工难度的增加且对深位火灾的灭火性能较差。
5、结语
综上所述，我们认为在进行高层建筑内部气体灭火系统的选型和设计时应该综合考虑以下原则：对防护区数量多且楼层跨度大的工程尤其是高层建筑，建议选择使用IG～541混合气体灭火系统；对于防护区相对集中、保护空间单一、输送距离近的工程选用七氟丙烷灭火系统；对于防护区内无人值守或在岗人员少的场所首选高压二氧化碳灭火系统；选用灭火系统时应尽量轻便、简单、可靠，灭火效能尽量高，经济性良好；进行灭火系统选择要对保护区内人员和物品损害少；注意与结构、暖通、工艺、电气各个专业的协调，确保防护区能够满足气体灭火系统的设计要求；系统要便于维护管理。
关键词：高层建筑；气体灭火系统；灭火设计
1、引言
随着我国经济建设地不断发展和科学技术的进步，气体灭火系统作为近几年迅速发展并逐步普及的一种灭火方式，在消防技术领域的各类灭火系统中逐步占有重要的地位，尤其是在高层建筑当中也起着越来越重要的作用。
2、气体灭火系统的概念及分类
气体灭火系统主要用在不适于设置水系灭火系统等其他灭火系统的环境中，比如计算机机房、重要的图书馆档案馆、通信机房、UPS室、电池室等，平时灭火剂以气体、液化气体或气体贮存于压力容器内，而灭火时则是以气体(包括蒸汽、雾气等)状态喷射作为灭火介质的灭火系统。其分类有以下几种方式：
3、气体灭火系统的研制及应用情况
《高层民用建筑设计防火规范》对高层建筑内部需要设置固定式气体灭火系统的场所作了详细的规定，诸如电子计算机房中的主机房和基本工作问的己记录磁、纸介质库、分米波机房、米波机房、广播电视发射塔楼内的微波机房等场所的火灾类型主要属于A类火灾和电气火灾，不能用水系灭火系统，而应该采用气体灭火系统灭火。笔者通过对大量工程实践的客观分析与比较，得到一个初步结论：如果高层建筑内部的气体灭火系统设计不合理，会直接影响灭火效果，甚至会造成初期火灾扑救失败，从而引发工程建筑的灾难性事故；另一方面，气体灭火系统的设计选型如果不当，将直接对防护区内人员的安全构成威胁，产生另外一种安全事故。现在我们从三个方面探讨目前气体灭火系统应用中存在的问题：
3.1 防护区的设置
气体灭火系统不仅对灭火系统的可靠性有严格要求，并且对防护区和保护对象都有相对应的要求，相比较而言，气体灭火系统的灭火可靠性要比水系灭火系统差。在防护区的完整性遭受破坏或者是保护对象发生改变的时候，即使是初期的火灾也不能保证能够灭火。对此，《二氧化碳灭火系统设计规范》中对防护区的围护结构、门、窗、吊顶的耐火极限以及允许压强都作了明确的规定。一般情况下，在设计高层建筑的内部气体灭火系统时，是按理想状态的防护区的设计浓度和浸渍时间来进行灭火系统设计的，但是在工程实践当中，由于防护区内各房间具有不同的使用功能，按功能对房间内部进行分隔，不可能将以整体来划分整个防护区。这样做会导致没有办法形成一个相对封闭的理想状态的防护空间，从而对灭火效果产生影响。另外对于程控交换机房、计算机房等停留时间较长、人员相对较多的场所，采用轻质建材、玻璃等材料进行房间分隔来满足采光通风等内部功能的需要。火灾发生时，防护区的玻璃隔断或窗玻璃在早期火灾时受热破裂、防护区的门窗因耐压不够而遭破坏或是防护区内放置了未曾在设计时考虑到的物品并且此物品被引燃，这些可能的情况发生所造成的结果就是火势失控而向防护区外蔓延引发大面积火灾。
3.2 系统设备的选型
目前不同的气体灭火系统具有不同的特性，工程技术人员在对系统设备选型的时候应该对产品的性能进行深入的分析，综合考虑到防护区规模、安全性、人员、灭火效果、投资经济性等多方面的因素，以达到最佳的设计效果。比如从人员的安全性上来看，对博物馆中的珍品库房，图书馆档案库、珍藏库等场所，大多情况下没有人员停留或者只有1～2名管理人员，他们对本防护区的疏散通道、灭火设备、安全出口的位置非常熟悉，能够在火灾发生的情况下迅速逃生，故宜在此情况下应该设置二氧化碳灭火系统；而对于程控机房、计算机房等人员较多、人员停留时间较长的场所，选用IG～541混合气体灭火系统会比较安全有效；当防护区跨越建筑内多个楼层时，应当选择高压二氧化碳灭火系统，原因是高压二氧化碳灭火系统具有较高的储存压力，可以使得灭火剂有较大的输送距离，灭火系统的保护范围大大提高。在很多的实际工程当中，进行设计选型时还受到较多的因素制约，例如使用方会首先考虑到产品的投资、管理维护成本的问题，而设计人员可能更多地选择曾经使用过的或者技术相对成熟的产品等。
3.3 国家的相关技术法规体系不够完善
我国相继研制生产了IG～541惰性混合气体、七氟丙烷、SDE、EBM气溶胶灭火系统来代替卤代烷灭火系统，并被越来越多的工程所采用。1993年颁布实施的《二氧化碳灭火系统设计规范》为设计二氧化碳灭火系统提供了技术标准，同时也为消防监督部门监督审查二氧化碳灭火系统工程的设计提供了依据。但是由于使用时间不长，上述多种新型的替代卤代烷气体灭火系统到现在还没有国家强制性的技术标准体系，有的只是企业标准或者是地方标准，不能作为指导工程设计、消防监督的依据，在设计施工及消防监督上缺乏权威、有说服力的规范和法规依据。
4、部分气体灭火系统的特性分析
4.1 二氧化碳灭火系统
二氧化碳灭火系统的灭火主要通过窒息作用来完成，即通过喷入大量的二氧化碳来稀释和降低防护区空间内的氧气和可燃气体的浓度来抑制和扑灭火灾，同时还能起到隔热和降温的作用。二氧化碳灭火系统具有灭火效率高、灭火速度快，灭火剂来源广泛、成本低，价格低廉、喷洒后对保护物无损害无腐蚀、无污染、电绝缘性高的特点。二氧化碳灭火系统不仅能扑灭相对封闭空间内的A类表面火灾，甚至还可以在适当增加灭火浓度或者浸渍时间的情况下扑灭A类深位火灾。二氧化碳灭火系统由于二氧化碳对人体有窒息作用，故只能用于无人场所，不能在经常有人居住或者工作的地方安装使用。二氧化碳灭火系统设备多，占地面积比较大。目前国内市场上可对二氧化碳灭火系统分为低压和高压两种，主要特点如下： 4.1.1 低压二氧化碳灭火系统
此灭火系统通过制冷系统来降低灭火剂的储存压力，同时也降低了管网的设计压力，较大程度的节约了灭火剂的储存空间，增加了对空间的利用率。对单一的大型保护区来说，节约了一定的设备投资，主要可用于无人仓库或者工业厂房等大型场所。另一方面，降低了储存压力也就意味着降低了系统的允许输送距离，灭火系统的数量在防护区数量多且防护区之间落差大的工程会有所增加；低温储存还提高了灭火系统日常的维护成本，同时还要采取适当的措施来防止部件发生低温冷脆。
4.1.2 高压二氧化碳灭火系统
与低温二氧化碳灭火系统相比，高压二氧化碳灭火系统是以常温的方式储存二氧化碳灭火剂，灭火系统日常的维护成本较低，灭火剂的输送距离较远，灭火系统的保护范围较大，但是其高压钢瓶储存的灭火剂空间利用率较低，占地面积较大且高压管网将会增大系统成本和施工难度。
4.2 七氟丙烷灭火系统
对火产生物理变化及化学反应是七氟丙烷灭火系统的灭火机理，使用洁净的气体作为灭火剂，灭火剂的喷放不会对人体造成伤害，具有较高的灭火效率。另外灭火剂存放的安全性较好，而且单一系统重量轻、相对占地面积小。缺点是灭火剂成本比较高，灭火剂存在的温室效应较大，适合用于500m2以内、2000m2以下的保护区。
4.3 IG～541混合气体灭火系统
该灭火系统的灭火剂采用惰性混合气体，灭火剂喷放过程不会对人体造成伤害，具有较好的安全性能，它是目前可选择产品中保护半径最大的气体灭火系统，原因在于其高压储存及气态输送，可以将防护区数量多的工程组合成较为简单的系统，降低日常维护成本；缺点是储存的危险性较大，钢瓶数量比较多，占地面积过大，高压管网会造成系统成本和施工难度的增加且对深位火灾的灭火性能较差。
5、结语
综上所述，我们认为在进行高层建筑内部气体灭火系统的选型和设计时应该综合考虑以下原则：对防护区数量多且楼层跨度大的工程尤其是高层建筑，建议选择使用IG～541混合气体灭火系统；对于防护区相对集中、保护空间单一、输送距离近的工程选用七氟丙烷灭火系统；对于防护区内无人值守或在岗人员少的场所首选高压二氧化碳灭火系统；选用灭火系统时应尽量轻便、简单、可靠，灭火效能尽量高，经济性良好；进行灭火系统选择要对保护区内人员和物品损害少；注意与结构、暖通、工艺、电气各个专业的协调，确保防护区能够满足气体灭火系统的设计要求；系统要便于维护管理。